초당 1만㎞ 초신성 대폭발 폭풍파도 어쩌지 못한 우주 먼지 관측

보잉 747 개조 '성층권 적외선천문대(SOFIA)'로 먼지입자 확인

(톱스타뉴스 김명수 기자) 우주에서 가장 강력한 사건인 초신성(Supernova) 폭발은 주변의 모든 것을 파괴한다. 초당 1만㎞로 퍼져나가는 폭풍파를 견뎌낼 수 있는 것은 아무것도 없으며 성간매질인 우주 먼지도 마찬가지일 것으로 여겨져 왔다.

그러나 별의 진화 최종단계에서 나타나는 초신성 폭발이 우주 먼지 대부분을 파괴해 우주 공간을 깨끗하게 비울 것이라는 현재의 우주 모델 예측을 뒤집는 관측 결과가 나왔다.

슈퍼노바 1987A와 재형성된 우주먼지 / 초신성 대폭발의 폭풍파가 외곽고리로 확산하며 우주 먼지를 파괴한 뒤 급속히 재형성되는 과정을 보여주고 있다. [NASA/SOFIA 등 제공]

영국 카디프대학 물리천문대학원의 마츠우라 미카코 부교수가 이끄는 연구팀은 '슈퍼노바(SN) 1987A'를 통해 우주먼지가 초신성 대폭발 이후 오히려 증가한 현상을 관측했다고 영국왕립천문학회월보(MNRAS) 최신호에 밝혔다.

이는 별과 행성 형성의 재료가 되는 우주 먼지가 도처에 있는 것에 대한 해답을 제공해 줄 수 있는 결과로 주목받고 있다.

연구대상이 된 SN 1987A는 1987년 2월 24일 지구에서 약 16만 광년 떨어진 대마젤란은하(LMC)에서 처음 관측됐다. 관측 당시 맨눈으로도 볼 수 있을 정도로 밝아 400년 사이 가장 밝은 초신성 중 하나로 기록됐다. 거리도 비교적 가까워 지난 30년간 지속해서 관측 대상이 돼 왔다.

마츠우라 부교수 연구팀은 미국항공우주국(NASA)과 독일항공우주연구소(DLR)가 보잉 747기를 개조해 운영하는 '성층권적외선천문대(SOFIA)'를 이용했다.

대마젤란은하 내 SN 1987A(정중앙) / [NASA/STScI 제공]

지상 망원경으로는 지구 대기의 이산화탄소와 수분 등으로 우주 먼지를 적외선으로 관측하는 것이 불가능한 데 따른 것으로, SOFIA의 106인치(269.24㎝) 망원경에 장착된 특수 적외선 카메라인 '포캐스트(FORCAST)'는 온기가 있는 우주먼지를 관측하는데 안성맞춤이었다.

SN 1987A는 대폭발에 이르기 전 단계에서 형성된 공동(空洞)의 일부로 독특한 고리를 형성하고 있었으며, 초신성 대폭발에 따른 폭풍파는 이 고리를 거쳐갔다.

천문학자들은 이 고리에 있던 먼지 입자가 폭풍파로 파괴됐을 것으로 생각했지만, 연구팀 관측에서는 먼지 입자가 예상했던 것보다 10배 이상 더 많은 것으로 나타났다. 이는 초신성 폭풍파 이후 우주 모델이 예측한 것보다 훨씬 많은 먼지가 존재한다는 것을 시사하는 것이다.

SOFIA가 관측한 먼지 입자는 기존에 있던 먼지가 급증한 것이거나 새로 먼지가 형성된 결과물일 수 있는 것으로 지적됐다.

NASA는 SOFIA를 활용한 연구를 홍보하기 위해 낸 보도자료를 통해 "이번 관측 결과는 천문학자들이 폭풍파가 지나간 직후의 환경이 먼지를 새로 형성하거나 변형시킬 상태가 됐을 가능성에 대해 검토하지 않을 수 없게 만들었다"고 지적했다.